迎接2020年！手工制作适合室内放音的拉丝金属壳中功率多功能迷你功放

寂静的春天

时光飞逝！转瞬间又迎来了新的一年！2020年是不平凡的一年，是一个象征着科技高速发展和人民生活水平跨上新台阶的一年。这一年，是我国全面建成小康社会，全面消除绝对贫困的一年，这一年，我国要实现第一个百年奋斗目标。科技是国民经济的重要组成部分，要让科技水平走向新时代，创新思维自然必不可少。

作为数码之家的坛友，我们都热衷于DIY，俗话说：不积跬步无以至千里，所以要体现创新精神首先从一个小小的DIY做起。现在，我们迎来了一个新时代，所以今后我们DIY的目标就是要迎合时代的浪潮，打破陈规，大胆创新。本帖所介绍的内容，正能很好的体现这一创新思维。

本帖介绍的内容是DIY拉丝金属壳中功率多功能迷你功放的制作过程。由于本帖篇幅较长，故全文分成10个章节。


第一章 灵感

由于本人喜爱阅读，故经常光临位于纺织品百货大楼的西西弗书店。该书店虽面积不大，但地处整个市场的繁华地带，人流量十分可观。该书店有几排座位方便游客阅读，书店装修豪华，布局紧凑，伴随着轻柔的古典音乐，能给人带来沉浸式的阅读体验。这样的阅读环境使本人激发了灵感，所以才有了今天的DIY作品，以此来方便在家中营造书店的氛围。

商场内景


西西弗书店


书店内景



第二章 主板

要制作迷你功放，首先要考虑用途，然后是电路设计。用途分为家用、商用、广场舞用和发烧类四种。根据制作材料，分为晶体管功放、电子管（胆管）功放、“胆结石”功放、场管功放、集成式功放以及数字功放。根据电路结构，音频功放分为A类、B类、AB类和D类，A类功放也叫甲类功放，从最简单的单管功放到很多发烧级的功放基本都属于此类。一台制作良好的A类功放有着音色圆润、信噪比高的优点，但效率低，吃100的电吐不到20的音频。B类功放也叫乙类功放，优点是效率高，发热小，但存在明显的交越失真，只适合广场舞用，校园操场的喇叭功放也属于这类。AB类是A类和B类各自取长补短得到的优化设计，克服了交越失真，效率也不低，家用音响多用此类功放设计。D类功放是数字功放，使用PWM的方式调制音频，开关管工作在导通和关断两种状态，发热量很低，效率可达到90%，此类功放多用于便携设备和超重低音音响。本次的的DIY是家用功放，不需要太大的功率，同时要保证一定的音质，还要考虑到体积，故采用集成式功放芯片。常用的中功率集成式功放芯片有CD2025、TDA2003、TDA2030、LM1875等，本帖采用TDA2030作为功放芯片。

首先剪一块洞洞板


找到2个TDA2030功放芯片


把芯片小心焊接在洞洞板上，本次DIY采用无铅焊锡焊接，更环保。



焊好的焊点看着还不错吧！


根据电路设计，焊接4颗贴片电阻作为输入端分压电阻，阻值是100K。


4颗电阻全部焊接完成。


电阻位于箭头所指的位置，个头非常小。


焊接完成，检查一下各自焊点之间的阻值，确保焊接没问题。





主板正面焊4颗1/8W的小电阻，注意布局尽量紧凑，节约空间。


红宝石电容作为输入电容。


4个电容都装好了。


废显卡上拆到2个电容作为输出隔直流电容，也是红宝石，1000U，由于古典音乐低频成分不多，可以采用较小的电容作为输出。



板子反面看看~~~~布局比较紧凑，尽量不浪费焊盘。


剪下板子的多余部分，方便使其装进狭小的空间内。


焊上输出端2.2欧电阻和0.1U瓷片电容各一对，主板正面的元件安装完成。



板子反面布线尽量紧凑，元件尽量见缝插针，一个焊盘可以划开当2个焊盘，这样板子集成度就很高了，和苹果的充电器有得一拼了。


主板制作完成！

主板各部位图解：


主板电路原理图：



第三章 壳体

记得两年前拆过一个消防应急灯控制器，留下了一个做工精美的金属壳。今天DIY的迷你功放，正是要配这个高端大气上档次的金属壳子，除了美观，最重要的一点是好散热。
壳子外观还算精美，拉丝纹理，拿在手上很有艺术感。


壳子反面也是同样的金属质感。


上下壳连接也很紧密，内层灰漆


做好标记打算切割，割掉两边的耳朵，不然酷似镇流器。


先横着剪切到划线位置


四个角都剪开了


下一步不用说大伙们都知道吧！利用金属疲劳效应~


加工好的壳子，两边留点耳朵，在后面的DIY过程中考虑实际需要决定是否剪掉。


边上挖一个洞，留给电源插座


顶盖对应位置也要剪掉一块


8字插座一侧由于紧贴侧壁，所以要割掉它的一只小爪子（也就是卡扣）。


放进去位置刚刚好


盖子正好可以合上，完美:)




第四章 电源

功放采用AC220V供电，设计功率是20W，整机体积也比较小，需要找一个符合要求的开关电源（工频变压器想都别想），于是乎，找到了个鸡肋：给EVD供电的电源头，标12V2A，刚好够用。


拆开看看，做工还凑合。


有6脚电源芯片，高低压隔离也符合安规。


放入壳子试试，挤了挤，身子刚刚进去，不过留给主板的空间小了，不行，要改造。


拆掉电容、EMI线圈。


拦腰截断，留下主要电路。


电源板瘦身成功，但是有人会问，这能接220V吗？往下看就明白了！


电源板右上角贴一颗整流桥


给电源板剪指甲，免得管脚太长刺破绝缘。


摁倒开关管，让它好好躺着。


主滤波电容飞线上去，电容往一边靠，节省空间。


电容引线飞到高压DC一侧，然后在板子上粘几块电木片，垫高板子。


电源高压一侧引出AC线，并涂抹万能胶，然后贴上绝缘塑料片，注意安规要求，低压一侧就不用贴了。



板子两侧也要留下至少4mm的绝缘塑料片。


电容位置有裸露金属，要贴一块玛拉胶带。


有金属管脚的地方加强绝缘。


整个电源板子还要垫高，为了安全。


放置一夜，晾干万能胶。


由于变压器侧面和顶面接触金属壳体，所以要贴好玛拉胶带。


12V的电源，想改到15V，看见那个TL431就好办了。


找来一个10K的多圈精密可调电阻。


拆掉对应的定值电阻，换成可调电阻。拉低TL431的1脚电位，电源输出电压就会升高，反之电压降低。



调到合适的电压，15V差不多了，再高了电容受不了。


接上输出线


装进壳子


电容位置做好绝缘


8字插座两脚掰弯，焊上15欧保险电阻


保险后并联压敏电阻


8字插座接上AC电源线


502联合万能胶固定好8字插座，注意粘合要牢固紧密，插座塑料紧贴金属壳



顶部有裸露金属，用塑料片绝缘处理，两边耳朵貌似没什么用，割下



第五章 附件

废板上有个接线端子，准备把端子连同PCB一起剪下来作为音频输出。


火刀大法


6P端子，割下多余的部分，变成4P的



剪掉多余部分，然后就是这样了，当输出端子很合适的。



音频输入线要用这种屏蔽线才上档次


黑白各剪下一段


连接主板上的音频输入


制作音量调节部分：可调音量的废耳机上拆到一个滑动电位器。


找到一块洞洞板


剪下一对同轴线，连接这个电位器，对输入信号进行钳位，从而控制输入信号幅度大小，在一定的范围内控制音量（两端电位器的接法只能钳位连接，不像三端电位器）


电位器2路分别连接同轴线。


反面



两对同轴线全焊到3.5输入接口上，芯线分别接左右声道，屏蔽接地。


接好以后是这个样子，钳位电路和输入信号是并联的。


这个电位器滑到一边时电路是断开的，失去了钳位作用，所以要加上2个10K的钳位电阻防止信号电平过高。


比划比划，板子刚好能装进去~长度绝对没问题，关键是宽度，装入的板子宽度不超出金属壳就行。


接上电源线和音频输出线，主板背面用几小块PCB上剪下来的胶木片垫高，防止短路。



TDA2030散热片太长，去掉头，高度可减小，散热影响不大。


板子反面胶木片涂上少量502胶水，准备把板子粘到壳中。


2030要涂散热硅脂，牙膏散热的骚主意就不考虑了，翻抽屉找到了电脑城送的酷冷至尊~


给2030涂上去


主板靠边安装，2030散热片紧贴金属壳，用DIY的胶木支架压住2030，然后万能胶粘贴牢固。这种万能胶耐热超过110度，长期使用应该问题不大。


输出接口放在合适的位置比划一下


合适的位置打孔，孔比较小，2声道共用一条裸线地线，输出线也很细，应该能顺利穿线。


穿过左右声道音频输出线和裸地线


打孔，准备安装3.5mm接口


焊接左右声道输出线，左右声道输出线共用一条地线


找个合适的位置，502胶水固定，然后用万能胶加强固定。


后面板接口安装完成，布局还挺规整有木有？


接下来还要安装电源开关，找到一个4线三档组合开关：


开关焊上三条线：直流电源负极、主板供电负极和试听喇叭负极，开关控制次级直流部分。交流开关体积大、不安全故不采用。




该开关是三档开关，挡位是1-2-3-1循环，开关挡位与功能的关系如图所示：


开关两侧垫上胶木条，502加固，注意要控制好胶量否则502流进开关会杯具，我以前这样玩坏过好几个开关了。


前面板有一块位置正好空着，钻个眼，开关就装这儿~




塑料胶片绝缘


502粘好开关，万能胶加固，接好对应的导线，开关安装完成。





第六章 试听功能

此DIY功放除了用于接喇叭的音频输出端子外，还要加入试听功能，方便在没有外接喇叭的情况下听音乐。当然，试听喇叭只能听个响，不要奢求音质，适合出门在外应急使用，或者是用来播放语音类的节目。接下来介绍如何加装试听功能。
找两个小喇叭


背面参数，6.5欧，1W，两个串起来就是13欧，2W


看看机内空间，装入2个喇叭似乎有压力。


仔细的比划了一下，还是有空间装入的。


二者串联，接好线


2喇叭小心用502粘贴在一起，然后用万能胶固定在主板顶部的空余空间中。


侧面看上去结构很紧凑


顶面用塑料片封住，形成音腔，以免声短路损失音量。


四周亦需塑料片+万能胶封堵，这样试听功能加装完成，成品功放的试听功能出音方向在整机的右侧。



第七章 触控

当初设计该功放的时候，考虑过要加装小夜灯功能。想想晚上听完音乐准备关灯睡觉，顺便再来点夜光陪伴，给睡眠带来一份温馨，岂不是很惬意？所以要给迷你功放的前面板加装夜灯功能，方便起夜。为了使用方便，为了迎合现代灯具的潮流，决定采用触控作为灯光控制方式。
剪下一块洞洞板用于放置触控电路：


由于要安装贴片IC，箭头所指的一个焊盘中间刮开当两个焊盘用。


8脚触控IC，型号SGL8022W，把芯片小心焊到洞洞板上。


一般的电子DIY中，此芯片可使用下图的方法接线。图中RL代表负载，SW是功能选择开关，开关打到VCC时，可实现带记忆功能的渐变调节，打到GND时，是三档亮度调节，本机使用三档亮度调节。


焊上外围元件，1个插件3个贴片。


触控模块与1毛硬币的体积对比


翻抽屉找到一条烂IDE线，被我扯去了N多导线，你懂的。


扯一条导线用于连接触控模块


连好电源、输出、触控线，板子反面加装3.3V稳压芯片，用于触控芯片供电，灯光串贴片三极管直接电源，不经过稳压。






电路焊好后串电阻接个小LED试机，确保控制功能良好。


给线束套上绝缘管，分别为电源、灯光、触控。


看看功放里面的空间


触摸电路找个地方塞进去（注意绝缘）


触摸电路的电源线串个220欧限流电阻，接到事先预留的15V供电线上，然后引出电源和触控线。


线束从试听喇叭下面穿过


功放顶盖的电位器位置开槽，准备合上顶盖。


2030接触的那一块机壳涂上导热硅脂，然后装上顶盖。


装好顶盖后的功放：




第八章 小夜灯

功放要装个小夜灯，晚上上厕所很实用。小夜灯安装在前面板，所以首先要在前面板建立支架，结果翻抽屉找到以前拆的废旧液晶屏组件，好吧，鸡肋利用。
剪一段废液晶屏拆的塑料骨架


第一条骨架粘贴到功放前面板最下端


然后剪下1~2cm的2段骨架，分别粘贴到前面板左右两侧靠上的位置。


剪下一块废液晶屏的导光板。剪的时候注意技巧，剪刀的一侧要紧贴导光板，以免剪碎。


放到前面板比划一下，刚刚好。


找到6个暖黄光LED灯珠，灯珠单面出光，引脚是纯铜的，银色引脚正极，黄色引脚负极。


串个1K电阻接锂电池点亮，这种光线应该算是比较养眼吧！用在小夜灯上正合适！


6个灯珠串联焊接，排成一条线，灯珠间距尽量相等。


灯串接到功放的灯光线上，触摸“触控引线”点亮。


强光挡点亮后的效果：


黑暗环境点亮的效果：


强光挡点亮后的灯串电压：12.0V


电流7.7mA，功率92mW，很省电。


导光板和液晶后面的反射膜粘在一起作为反光面板，用小刀片割下一块留作开关位置，用万能胶粘好。然后在面板的顶部用502粘好灯串，就像这样：



此时点亮的效果，看到效果，我对这个小夜灯很有信心了。


现在还要放一块导光板，使光线更加均匀。


导光板厚度要和灯珠平齐。


总觉得这样还不够完美，所以...取出废液晶屏里面的扩散膜。


剪一块下来，贴到液晶面板上去。


修剪尺寸，挖去开关位置，夜灯面板的边缘部位涂抹万能胶加固


接好一侧的电源线（图中空出未接的是触控线）


接好另一侧电源线（电源线从面板下面穿过，走暗线）



灯光板装好了，还剩下个开关按钮未装。
剪下一块金属片用作开关按钮，银色的，看起来显得高大上。


老虎钳压一压，边角加工一下，去毛刺。


剪下一大一小两块胶木片，用来垫高开关按钮，我知道502粘胶木片很牢的。


大胶木片用502粘好，右侧和底面要留出一点空间，避免开关被卡住。


小胶木片粘在开关的键轴上，粘的时候要注意，前面板要朝下，然后在胶木片上涂抹少量502往键轴上送。胶水宁少勿多，因为胶水流入开关会让开关报废。


开关按钮上粘2个弹性金属片，使开关在按动时受力均匀。（空出的那点位置用于大小胶木片对粘）


涂上502胶水，小心把按钮对其粘上去，开关算是完工了，外观还不错的样子。


摁几下，手感还不错，按的时候尽量按中间，按边缘会卡键。


装好开关的前面板外观图，少了边框修饰，有点单调。


所以...找到了废液晶屏的边框


剪下一段，用老虎钳弄直


还有液晶屏底部包裹灯管的镀金边框，用来做装饰更加美观。


剪下一段


老虎钳压平凹槽，剪去多余部分，就像这样了。


镀金边框放在上边，显得更加上档次，银色边框放下边，显得更加稳重，中间部分是出光窗口。开关左侧和底部亦需塑料边框修饰，装好后就像这样，大家说漂亮吗？


侧面还有根控制灯光的触控线没接，导线裸露在外。废话不说，马上开工。


剪下一段塑料条，截面是L形的，用在边框上再适合不过了。


万能胶贴上去


现在剩下触控问题了，找个小铜片。


铜片局部搪锡，然后焊到触控线上去。


找来个小塑料片作为右侧挡板，塑料片挖去一块作为试听喇叭的出音口。


铜片贴在挡板内测，可通过触摸挡板外侧的对应部位实现触控。


出音口粘一片黑色的塑料网作为防尘网。


挡板对齐盖上去，粘好，用油性记号笔画个灯光图标表示触摸该处可实现灯光控制。


功放左侧面用塑料板+金属边框修饰。




第九章 作品完成

现在，迷你功放的制作过程已经基本完成，要给这个功放起个专属的名字。作为2020年的纪念物，象征着21世纪20年代的开始，象征着充满期待的未来生活，所以我给他起个名字叫“Life In The Future 2020”，用油性笔以连体字的方式写在功放正面。


虽然作品已完成，但还是遗留了个小问题：音频输出端子的焊点裸露在外，没有保护。这样第一影响美观，第二容易短路。还犹豫什么？找来一段金属条补全之。


简单加工一下，做成个金属盖。


这是裸露的焊点：


万能胶粘个塑料片上去作为绝缘。


然后盖子盖上去，502加固，完成！


机器底部粘几个防滑垫。


贴个标签上去，写上作品名称、制作日期、电源规格，签上本人大名“Silent Spring”。


完成后的作品正面：


完成后的作品背面：


完成后的作品俯视图：



第十章 功能测试

1.完成后的作品，插上220V电源，接4欧3W喇叭，开关换到2挡放音，音质很不错，低音表现不是很好，用功率更大的音响可提升表现。


开关换到3挡，试听喇叭放音，音质还行，试听喇叭音量开太大会有些破音。


2.功耗测试
由于UT33B+炮灰表不带交流电流挡，淘个功率表也不值得，所以想了个馊主意，用一个300欧的电阻串联分压，测量电阻两端的电压U'，然后测量交流电源电压U，这种小电源的功率因数可视为0.6，所以粗测功耗P=0.6*U*U'/300
DIY的测量工具，用于给用电器串入分压电阻进行测量：


先测一下电阻值：


电源电压239V，由于是粗测，全程电源电压只测一次：


功放串电阻接入市电，测待机功耗：


输入计算器的电压是捕捉到的最大值，计算器中的数据是视在功率，乘以0.6才是有功功率（下同）。
待机功耗大约是0.6W，有点高了，不适合长期插电。


开启小夜灯（强光挡）后的待机功耗是0.95W左右。


进入2挡开启喇叭待机：


待机功耗大约是3.7W。


放音乐，音量已经开的很大了。


此时的功率是7.2W。


进入试听模式放音乐，开较大的音量。


功耗4.8W。



总结：放音时的功耗还能接受，但待机功耗较高，不使用时应该关机，长时间不使用时需要拔掉电源插头。

3.自带小夜灯的灯光效果测试。
插上电源插头，触摸机器右侧的触控位，小夜灯点亮，小夜灯挡位是“关-弱-中-强-关”循环，小夜灯功能在主开关任何挡位下有效。


夜间强光挡灯光效果：


夜间中光挡照明效果：


夜间弱光挡照明效果：


夜间灯光照射桌面摆件（贝壳）时的照明效果：





铜车马：


灯光照射书中文字的效果（中文）：


灯光照射书中文字的效果（英文）：


小夜灯在1m远处照射物体的效果（30秒长曝光）：



全贴完！谢谢观看！更多创新精彩DIY作品敬请期待！

寂静的春天

整机的电路原理图：

yebin00000

长篇巨作，不顶不行！2020加油小子！

zzy_85569381

这么复杂的电路都搭出来了，厉害

hellodoraemo

大工程啊! 悠悠的黄光看起来很舒服.

lmy2003

楼主这帖有精华的潜力，顶上去

zjcou

2020巨作，不顶都不行呀

寂静的春天

hellodoraemo 发表于 2020-1-5 17:55
大工程啊! 悠悠的黄光看起来很舒服.

暖白色的灯光更合适作为夜灯

jack017

签名版，有收藏价值。:titter:

gtomljs

太长不看  直接看成品

寂静的春天

gtomljs 发表于 2020-1-6 11:15
太长不看  直接看成品

其实过程更有趣

Lunwenshrimp

这个帖子写得不错，如果申请设置为精华帖的话，看样子能通过。


とある科学の超電磁砲

睡不着

工频干扰声会让人烦死，2030就这个不好

寂静的春天

睡不着 发表于 2020-1-6 20:27
工频干扰声会让人烦死，2030就这个不好

然而并没有什么交流干扰声，不放音乐时耳朵凑近喇叭都难以听见底噪

jdsuchen

市电外加金属外壳，小心触电啊

lxz7898321

楼主很厉害啊.

lxz7898321

请问输入蔽屏地是什么?不是有个信号地吗

lxz7898321

2030单电源比双电源复杂,元件要多一些

lxz7898321

你连接洞洞板的铜线用的是什么线,多粗的.

我不是小连

2030工作在12V OTL…………实际上功率小的可怜，环境有点吵就听不见了吧。而且2030的效率那么低。我现在全部用数字功放了。很小很小一块板都能比这个功率大效率高。